PIP-13 隐私代币提案

Berserker · 2020 年12 月 8 日 02:28

pip: 13
title: 隐私代币合约标准
author:
status: Draft
type: Standards Track
category: ARC
created: 2020-12-7

Simple Summary

一种实现隐私代币合约的标准接口

Abstract

该标准意在帮助实现一系列标准接口，利用 WASM 智能合约来支持隐私代币。标准提供了铸币，销毁，与标准代币进行交互，实现将标准代币转账进行匿名化

Motivation

目前的代币标准都是基于账户模型下进行代币的转移，代币的流转过程可以很容易的被追踪到。急需一套隐私代币标准来隐藏交易双方，dAPP 可以基于标准接口来实现相关应用。标准不仅可以实现新的的匿名代币，同时也可以将标准代币进行匿名化。在用户身份上也可摆脱 ECDSA 算法，利用更多密码算法实现新的用户身份。

目前隐私公链多数采用 UTXO 模型，诸如 Zcash，Monero。零知识证明近几年发展非常迅速，如主流的 Groth16, PLONK，Bulletproof 等等，具备证明小，验证时间短，适用于在智能合约中使用。那么用 UTXO+ZK 两者结合来实现智能合约上的隐私代币是较为理想的方式。以下接口规范将以 UTXO+ZK 的基础进行设计。

Specification

接口规范

Transfer

ACTION bool Transfer(const bytes &proof)

Brief: 隐私交易转账操作

Param: proof 转账证明

Return: 成功返回 true, 失败返回 false

Name

CONST std::string Name()

Brief: 隐私代币名称

Param: 无

Return: 代币名称

OPTIONAL 推荐实现该接口来提升钱包及交易所的可用性，但其它合约不能依赖其接口的存在

Symbol

CONST std::string Symbol()

Brief: 隐私代币符号

Param: 无

Return: 符号名称

OPTIONAL 推荐实现该接口来提升钱包及交易所的可用性，但其它合约不能依赖其接口的存在

ScalingFactor

CONST u128 ScalingFactor()

Brief: 与标准代币兑换比例

Param: 无

Return: 兑换比例

OPTIONAL 推荐实现该接口来提升钱包及交易所的可用性，但其它合约不能依赖其接口的存在

TotalSupply

CONST u128 TotalSupply()

Brief: 代币供给总量

Param: 无

Return: 供给总量

OPTIONAL 推荐实现该接口来提升钱包及交易所的可用性，但其它合约不能依赖其接口的存在

UpdateMetaData

ACTION bool UpdateMetaData(const h256 &note_hash, const bytes &meta_data,
                             const bytes &signature)

Brief: 每笔 UTXO 的 Output 更新元数据信息，由发送方进行更改

Param: note_hash UTXO 中输出的 note

Param: meta_data 需要更新的元数据信息

Param: signature 签名，含有该 note 的转账交易的发送者签名

Return: 更新是否成功

OPTIONAL 推荐实现该接口来提升钱包及交易所的可用性，但其它合约不能依赖其接口的存在

Approve

ACTION bool Approve(const bytes &data)

Brief: note 拥有者授权给第三方花费该 note

Param: data 授权信息

Return: 授权是否成功

OPTIONAL 授权由不同算法来确定是否拥有授权功能，其它合约不能依赖其接口的存在

GetApproval

CONST bytes GetApproval(const h256 &note_hash)

Brief: 获取指定 note 的授权信息

Param: note_hash note 的 hash 值

Return: 返回授权信息

OPTIONAL 授权由不同算法来确定是否拥有授权功能，其它合约不能依赖其接口的存在

Mint

ACTION bool Mint(const bytes &proof)

Brief: 铸币

Param: 铸币证明

Return: 返回是否成功

OPTIONAL 授权由不同代币需求来确定是否拥有授权功能，其它合约不能依赖其接口的存在

Burn

ACTION bool Burn(const bytes &proof)

Brief: 销毁代币

Param: 销毁证明

Return: 返回是否成功

OPTIONAL 授权由不同代币需求来确定是否拥有授权功能，其它合约不能依赖其接口的存

事件

CreateNoteEvent

PLATON_EVENT2(CreateNoteEvent, const bytes &owner_index, const h256 &note_hash_index, const bytes &owner)

Brief: 每笔交易新增的 output 都会触发该事件

Param: owner_index owner 索引

Param: note_hash_index note hash 值索引

Param: owner 根据不同密码算法来确定 owner，owner 可能是一把公钥或者多把公钥的组合

DestroyNoteEvent

PLATON_EVENT2(DestroyNoteEvent, const bytes &owner_index, const h256 &note_hash_index, const bytes &owner)

Brief: 每笔交易花费的 input 都会触发该事件

Param: owner_index owner 索引

Param: note_hash_index note hash 值索引

Param: owner 根据不同密码算法来确定 owner，owner 可能是一把公钥或者多把公钥的组合

ApproveEvent

PLATON_EVENT1(ApproveEvent, const h256 &note_hash_index, const bytes &data)

Brief: 每笔成功的授权交易都会触发该事件

Param: note_hash_index note hash 值索引

Param: data 授权数据

MetaDataEvent

PLATON_EVENT1(MetaDataEvent, const h256 &note_hash_index, const bytes &data)

Brief: 每笔更新元数据交易都会触发该事件

Param: note_hash_index note hash 值索引

Param: data 元数据

MintEvent

PLATON_EVENT0(MintEvent, const h256 &mint_hash, u128 value);

Brief: 每笔铸币交易都会触发该事件

Param: mint_hash 铸币交易的 hash 值

Param: value 铸币金额

BurnEvent

PLATON_EVENT0(BurnEvent, const h256 &burn_hash, u128);

Brief: 每笔销毁交易都会触发该事件

Param: burn_hash 销毁交易的 hash 值

Param: value 销毁金额

Implementation

合约架构

隐私代币的合约涉及到密码算法，采用算法与存储分离架构。做到密码算法的可升级，避免算法漏洞带来的资金损失。具体架构如下：

                                           +---------+
                                           |Validator|
    +---------+                            +----+----+
    |  Token1 +------->+---------+              ^
    +---------+        |         |              |
    |  Token2 +------->+   ACL   +--------------+
    +---------+        |         |              |
    |  Token3 +------->+-+--+--+-+              v
    +---------+          |  |  |           +----+----+
                         |  |  |           | Storage |
                         |  |  |           +---------+
                         |  |  |
         +---------------+  |  +------------+
         |                  |               |
         v                  v               v
+--------+-------+  +-------+--------+  +---+------------+
| StandardToken1 |  | StandardToken2 |  | StandardToken3 |
+----------------+  +----------------+  +----------------+

Token1, Token2, Token3 为隐私代币，实现隐私代币规范接口，每个隐私代币都可与标准代币进行对应，实现标准代币向隐私代币进行存取操作。隐私代币也可以不与标准代币进行互通，独立进行发行

StandardToken1, StandardToken2, StandardToken3 为标准代币，实现标准代币规范接口

ACL 访问控制合约，实现隐私代币的公共逻辑，作为代币与其它模块的桥梁。主要提供转账公共逻辑，验证算法与存储模块的版本控制及升级

Validator 验证合约，实现对各种算法的验证功能，每种验证合约可以根据算法自定义账户地址

Storage 存储合约负责存储每笔转账的必要信息，如 UTXO 中 output 的 owner 和 hash 值

协议格式

考虑到不同算法，证明结构的不同，协议中没有对交易证明进行严格格式限定。下面是一种协议格式，供参考：

struct ProofData {
  uint32_t version;
  platon::bytes zk_proof;
  platon::bytes extra_data;
};

struct Proof {
  ProofData proof_data;
  platon::bytes signature;
};

Proof 交易证明， proof_data 证明数据，signature 签名用来保证 proof_data 完整性与不配篡改

ProofData version 用来标识版本，zk_proof 零知识证明所需要信息， extra_data 交易中非证明数据信息

验证合约

验证合约定义了协议接口来扩展算法。

class ValidatorInterface {
  virtual platon::bytes ValidateProof(const platon::bytes& proof) = 0;
  virtual bool ValidateSignature(const platon::bytes& pk, const platon::h256& hash, const platon::bytes& signature) = 0;
};

ValidateProof 验证证明并返回验证结果，具体的交易类型，有验证合约解析字节流获得具体类型

ValidateSignature 验证签名，通常用作更新信息。签名是对消息的 hash 进行签名

验证结果

目前交易验证类型有：

Transfer 表示转账操作，同时拥有 input 和 output，只是隐私代币的内部转账，配平关系 input = output

Deposit 表示存款操作，由标准代币向隐私代币进行存入操作，存款的配平关系为 input = output - deposit

Withdraw 表示提取操作，由隐私代币向标准代币进行提取操作，提取的配平关系为 input = output + withdraw

Mint 表示铸币操作

Burn 表示销毁操作

Approve 表示授权操作

TransferResult

struct TransferResult {
  InputNotes inputs;
  OutputNotes outputs;
  platon::Address public_owner;
  i128 public_value;
  platon::bytes sender;
};

代表了 Transfer， Deposit， Withdraw 三种类型验证结果。其中 inputs 与 outputs 为输入输出，如果是 Deposit， Withdraw 两种类型，那么 public_owner 与 public_value 会被写入具体的地址和金额。 sender 表示了该笔交易的发送方

MintResult

struct MintResult {
  platon::h256 old_mint_hash;
  platon::h256 new_mint_hash;
  platon::u128 total_mint;
  OutputNotes outputs;
  platon::bytes sender;
};

铸币类型验证结果，old_mint_hash 上一次铸币交易的 hash 值，new_mint_hash 本次铸币交易的 hash 值
total_mint 本次铸币的总量，outputs 可花费的 note， sender 表示了该笔交易的发送方

BurnResult

struct BurnResult {
  platon::h256 old_burn_hash;
  platon::h256 new_burn_hash;
  platon::u128 total_burn;
  InputNotes inputs;
  platon::bytes sender;
};

销毁类型验证结果，old_burn_hash 上一次销毁交易的 hash 值， new_burn_hash 本次销毁交易的 hash 值
total_burn 本次销毁代币的总量，inputs 销毁的 note， sender 表示该笔交易的发送方

ApproveResult

struct ApproveResult {
  platon::h256 note_hash;
  platon::bytes approve_data;
  platon::bytes sender;
};

授权类型验证结果，note_hash 指定的可花费 note 的 hash 值，approve_data 授权数据， sender 交易发送方

存储合约

class StorageInterface {

    virtual void Transfer(const platon::bytes &result) = 0;
    virtual void Mint(const platon::bytes &result) = 0;
    virtual void Burn(const platon::bytes &result) = 0;
    virtual void Approve(const platon::bytes &result) = 0;
    virtual platon::bytes GetApproval(const platon::h256 &note_hash) = 0;
    virtual NoteStatus GetNote(const platon::h256 &note_hash) = 0;

};

Transfer，Mint，Burn，Approve 分别对应上述的交易类型

GetApproval，GetNote 则是根据 hash 进行授权数据与 note 信息的查询接口

ACL

控制合约实现了各个功能的核心逻辑，对接各个代币。ACL 有如下核心接口

class AclInterface {
    virtual bool CreateRegistry(uint32_t validator_version, uint32_t storage_version, u128 scaling_factor, const platon::Address& token_address, bool can_mint_burn) = 0;
    virtual platon::bytes Transfer(const platon::bytes& proof) = 0;
    virtual platon::bytes Mint(const platon::bytes& proof) = 0;
    virtual platon::bytes Burn(const platon::bytes& proof) = 0;
    virtual platon::bytes Approve(const platon::bytes& proof) = 0;
    virtual void UpdateNotes(const platon::bytes& proof) = 0;
};

CreateRegistry 隐私代币合约通过此接口向 ACL 注册，validator_version 为验证合约版本，storage_version 为存储合约版本，scaling_factor 为与标准代币兑换比例，token_address 为标准代币的地址，can_mint_burn 是否允许铸币与销毁操作

Transfer 实现了 Transfer， Deposit， Withdraw 3 种类型交易

Mint, Burn, Approve 分别实现铸币，销毁，授权

UpdateNotes 实现了更新 note 元数据

注册调用顺序

+--------+   1     +--------+
|        +-------->+        |       2
| Issuer |         |  Token +---------------+         3        +------------+
|        +<--------+----+---+               |    +------------>+  Validator |
+--------+   6          |                   |    |             +------------+
                        |                   v    |
                        |       5       +---+----++
                        +---------------+   ACL   |
                                        +-------+-+
                                                |
                                                |      4        +---------+
                                                +-------------->+ Storage |
                                                                +---------+

发行方根据需求算法选择相应的验证合约与存储合约版本，进行代币的部署
隐私代币合约调用 ACL 合约 CreateRegistry 接口进行注册
ACL 根据对应版本进行验证合约
ACL 根据对应版本进行存储合约的部署
ACL 返回给隐私代币注册状态
发行方通过链上获取隐私代币注册状态

合约调用顺序

+--------+       1
|  Token +---------------+         2        +------------+
+----+---+               |    +------------>+  Validator |
     ^                   |    |             +------------+
     |                   v    |
     |       5       +---+----++
     +---------------+   ACL   |
                     +---+---+-+
                         |   |
                         |   |      3        +---------+
                         |   +-------------->+ Storage |
                       4 |                   +---------+
                         |
                         v
                    +----+----------+
                    | StandardToken |
                    +---------------+

隐私代币合约将证明传入到 ACL 合约
ACL 找到 Token 对应的验证合约进行验证
验证成功，调用存储合约，将验证结果保存
如果是 Deposit，Withdraw 交易则调用标准代币合约进行转账
ACL 将验证结果返回给隐私代币合约

升级

ACL 作为控制合约，提供验证合约与存储合约的版本管理与升级的功能。增强隐私代币的安全性，可扩展性。

ACL 合约管理接口

class AclInterface {
  virtual bool UpdateValidator(uint32_t version) = 0;
  virtual bool CreateValidator(uint32_t version, const platon:: Address& addr, const std::string& description) = 0;
  virtual bool UpdateValidatorVersion(uint32_t version, const platon:: Address& addr, const std::string& description) = 0;
  virtual uint32_t ValidatorLatest(uint8_t name) = 0;
  virtual uint32_t ValidatorLatestMinor(uint8_t name, uint8_t major_version) = 0;

  virtual bool UpdateStorage(uint32_t version) = 0;
  virtual bool CreateStorage(uint32_t version, const platon:: Address& addr, const std::string& description) = 0;
  virtual bool UpdateStorageVersion(uint32_t version, const platon:: Address& addr, const std::string& description) = 0;
  virtual uint32_t StorageLatest(uint8_t name) = 0;
  virtual uint32_t StorageLatestMinor(uint8_t name, uint8_t major_version) = 0;
};

UpdateValidator 用于隐私代币验证合约更新版本，version 为已经在 ACL 合约中注册的合约版本。由隐私代币合约来调用进行升级

CreateValidator 用于创建新算法验证合约

UpdateValidatorVersion 用于更新验证合约算法

ValidatorLatest 用来获取指定算法的最新版本

ValidatorLatestMinor 用来获取指定验证算法主版本的最新小版本

UpdateStorage 用于隐私代币存储合约更新版本，version 为已经在 ACL 合约中注册的合约版本。由隐私代币合约来调用进行升级

CreateStorage 用于创建新存储类型合约

UpdateStorageVersion 用于更新存储合约

StorageLatest 用来获取指定存储合约类型的最新版本

StorageLatestMinor 用来获取指定存储合约主版本的最新小版本

合约升级流程


                     +----------+
                     |  Admin   |
                     +-----+----+
                           |
+--------+      2          |1
|  Token +-------------+   |                 +------------+
+----+---+             |   |          +------+ Validator1 |
     ^                 |   |          |      +-----+------+
     |                 v   v          |            |
     |      4        +-+---+---+  3   |            |
     +---------------+   ACL   +------+            |
                     +---------+                   |
                                             +-----+------+
                                             | Validator2 |
                                             +------------+

管理员（可能是发行方，也可能是多签合约地址）注册新版本验证合约到 ACL
Token 传入指定版本，调用 ACL 合约进行升级
ACL 调用当前验证合约升级接口，由验证合约自行迁移到新版本
ACL 返回给 Token 合约升级是否成功

yukai · 2020 年12 月 8 日 07:30

来了，重要提案PIP-13

jamesqu · 2020 年12 月 8 日 15:16

heading to the right direction!

rileyge · 2020 年12 月 10 日 02:09

这个感觉非常有用，但是有EVM版本的吗？感觉在solidity更常用吧。再就是现在只有演示代码，有实际，可用于生产的其类吗？

rileyge · 2020 年12 月 10 日 03:09

UpdateMetaData接口描述是不是有错误，接口中返回值写的是bool，描述进而返回值表示“借给总量”？

Berserker · 2020 年12 月 10 日 06:46

是的，写错了。感谢指正

PIP-13 隐私代币提案

pip: 13 title: 隐私代币合约标准 author: status: Draft type: Standards Track category: ARC created: 2020-12-7

Simple Summary

Abstract

Motivation

Specification

接口规范

Transfer

Name

Symbol

ScalingFactor

TotalSupply

UpdateMetaData

Approve

GetApproval

Mint

Burn

事件

CreateNoteEvent

DestroyNoteEvent

ApproveEvent

MetaDataEvent

MintEvent

BurnEvent

Implementation

合约架构

协议格式

验证合约

验证结果

TransferResult

MintResult

BurnResult

ApproveResult

存储合约

ACL

注册调用顺序

合约调用顺序

升级

ACL 合约管理接口

合约升级流程

pip: 13
title: 隐私代币合约标准
author:
status: Draft
type: Standards Track
category: ARC
created: 2020-12-7